“Мама всегда говорила, чтобы я не высовывался и не зазнавался”, – вспоминает Чжан. Она передала сыну дар быть скромным, и он никогда не кичился. Но при этом она также научила его проявлять инициативу и не сидеть без дела. “Она подталкивала меня делать вещи самому, даже на компьютере, вместо того чтобы играть с тем, что сделали другие”. Многие годы спустя, когда я работал над этой книгой, мать Чжана на время переехала в Бостон к нему и его жене, чтобы помогать им с двумя маленькими детьми. Рассказывая о ней и вертя в руках гамбургер, заказанный в рыбном ресторане, Чжан опустил голову и сделал небольшую паузу. “Я точно буду скучать по ней, когда она уедет”, – очень тихо сказал он.

Сначала казалось, что Чжан пойдет по пути множества чрезвычайно умных детей 1990-х и станет компьютерным гением. Когда в двенадцать лет у него появился первый компьютер (на Windows, а не Mac OS), он научился разбирать его и использовать комплектующие для сборки других компьютеров. Он также в совершенстве овладел тонкостями операционной системы Linux с открытым кодом. Мама отправила его в компьютерный лагерь, а еще, чтобы точно обеспечить сыну успех, записала его в дискуссионный кружок. Так привилегированные родители расширяли возможности своих детей, когда геном еще не поддавался редактированию.

Однако, вместо того чтобы и дальше заниматься информатикой, Чжан стал одним из пионеров в той области, которая, думаю, скоро станет прибежищем многих юных гениев: он переключился с цифровых технологий на биотехнологии. Компьютерные коды писало поколение родителей Чжана. Его же больше интересовал генетический код.

Путь в биологию для Чжана начался с программы для одаренных детей из средних школ Де-Мойна, в рамках которой по субботам проводились дополнительные занятия по молекулярной биологии[161]. “До тех пор я мало знал о биологии и не проявлял к ней интереса, потому что в седьмом классе нам просто выдавали поднос с лягушкой и говорили вскрывать ее и искать сердце, – вспоминает он. – Нужно было только все хорошо запоминать, никаких сложных задач перед нами не ставили”. На субботних занятиях рассказывали, что такое ДНК и как РНК выполняет ее инструкции, и уделяли особое внимание тому, какую роль в этом процессе играют ферменты, то есть белковые молекулы, выступающие катализаторами реакций в клетке. “Мой учитель любил ферменты, – говорит Чжан. – Он говорил мне, что всякий раз, когда в биологии возникает сложный вопрос, нужно отвечать: «Ферменты». Таков правильный ответ на большинство вопросов в биологии”.

На занятиях ученики проводили массу экспериментов, в том числе трансформируя бактерии, чтобы сделать их устойчивыми к антибиотикам. Они также смотрели вышедший в 1993 году фильм “Парк юрского периода”, в котором ученые оживляют динозавров, совмещая их ДНК с ДНК лягушек. “Я пришел в восторг, поняв, что животные могут быть программируемой системой, – рассказывает Чжан. – Это значило, что человеческий генетический код тоже мог быть программируемым”. И это было интереснее, чем Linux.

Чжан, мечтавший получать знания и делать открытия, на собственном примере показал, как с помощью программ для одаренных детей американский школьник может стать ученым мирового класса. В 1993 году Министерство образования США опубликовало исследование “О развитии американских талантов”, которое стимулировало финансирование местных школьных округов, “чтобы лучшие учащиеся ставили перед собой более амбициозные цели”. Тогда, несмотря на необходимость расходования налоговых средств, весьма серьезно подходили к созданию образовательной системы мирового уровня, которая позволит Америке оставаться мировым лидером в сфере инноваций. В частности, в Де-Мойне реализовывалась программа STING (“Исследования в сфере науки и технологий: новое поколение”), в рамках которой небольшая группа талантливых и целеустремленных учеников трудилась над собственными проектами и работала в местных больницах и исследовательских центрах.

Учитель, с которым Чжан занимался по субботам, помог ему пройти отбор, и Чжан стал в свободное время посещать лабораторию генетики в Методистской больнице Де-Мойна. Поскольку он был школьником, он работал под началом требовательного, но очень обаятельного специалиста по молекулярной биологии Джона Леви, который каждый день за чаем объяснял, что именно он делает, и доверял Чжану все более сложные эксперименты. Иногда Чжан приходил в лабораторию сразу после школы и работал до восьми вечера. “Моя милая мама каждый день приезжала за мной и ждала на парковке, пока я не закончу”, – говорит он.

Его первый крупный эксперимент был связан с фундаментальным инструментом молекулярной биологии – геном медузы, производящим зеленый флуоресцентный белок (ЗФБ), который светится в ультрафиолетовом свете и потому может быть использован в качестве маркера в экспериментах с клетками. Сначала Леви удостоверился, что Чжан понимает его базовое назначение в природе. Потягивая чай, он рисовал на бумаге схему и объяснял, зачем медузам флуоресцентный белок при перемещении между верхними и нижними слоями океана на разных этапах жизненного цикла. “Он нарисовал все так, что можно было представить и медуз, и океан, и чудеса природы”.

“[Леви] держал меня за руку, пока я проводил свой первый эксперимент, – вспоминает Чжан. – Я должен был поместить ген зеленого флуоресцентного белка в человеческие клетки меланомы (рака кожи)”. Это был простой, но интересный пример генной инженерии: Чжан внедрил ген одного организма (медузы) в клетки другого (человека) и увидел, что справился с задачей, когда измененные клетки стали источать синевато-зеленое свечение. “Я так обрадовался, что закричал: «Они светятся!»” Он трансформировал человеческий ген.

Следующие несколько месяцев Чжан изучал, может ли зеленый флуоресцентный белок, поглощающий ультрафиолет при свечении, защищать ДНК человеческих клеток от повреждения под воздействием ультрафиолета. Система работала. “Я использовал ЗФБ медузы в качестве защиты от солнца, чтобы оградить ДНК человека от повреждения под воздействием ультрафиолетового излучения”, – говорит он.

В рамках второго научного проекта под руководством Леви он разобрал вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающий СПИД, и изучил, как работает каждый из его компонентов. Отчасти задача программ дополнительного образования в Де-Мойне состояла в том, чтобы помогать школьникам с проектами для участия в национальном конкурсе Intel Science Search. Эксперимент Чжана с вирусом принес ему третье место в соревновании и солидный приз в 50 тысяч долларов. Он пустил деньги на оплату обучения в Гарварде, куда поступил в 2000 году.

Чжан учился в Гарварде в одно время с Марком Цукербергом, и интересно порассуждать, кто из них сильнее повлиял на мир. Этим вопросом заменяется другой, более серьезный ответ на который дадут историки будущего: какая из революций – в цифровой среде или в сфере наук о жизни – окажется более важной?

Изучая параллельно физику и химию, Чжан сначала занимался исследованиями со специалистом по кристаллографии Доном Уайли, который мастерски умел описывать структуру сложных молекул. “Я ничего не понимаю в биологии, пока не узнаю, как это выглядит”, – часто повторял он, и этот девиз подходит всем специалистам по структурной биологии, от Уотсона и Крика до Даудны. Однако, когда Чжан учился на втором курсе, одним ноябрьским вечером Уайли, приехавший на конференцию в Детскую больницу святого Иуды в Мемфис, пропал при невыясненных обстоятельствах, бросив арендованную машину на мосту. Его тело впоследствии нашли в реке.

В тот год Чжан также поддерживал близкого друга и однокурсника, который погружался в серьезную депрессию. Его друг сидел в их комнате и занимался, а затем вдруг на него обрушивался приступ тревоги или депрессии, из-за которого он не мог ни подняться, ни пошевелиться. “Я слышал о депрессии, но думал, что она сродни плохому дню, который нужно перетерпеть, – говорит Чжан. – В моей семье ошибочно считалось, что психическое заболевание – это просто недостаток сил”. Чжан сидел с другом и следил, чтобы тот не наложил на себя руки. (Друг взял академический отпуск и выздоровел.) Столкнувшись с такой проблемой, Чжан решил сосредоточиться на исследовании методов лечения психических расстройств.

Поступив в магистратуру Стэнфорда, он попросился в лабораторию Карла Дейссерота, психиатра и нейробиолога, который искал способы пролить свет на работу мозга и нервных клеток, называемых нейронами. В паре с другим студентом магистратуры Чжан стал пионером оптогенетики – методики, основанной на стимуляции нейронов мозга при помощи света. Она позволила исследователям изучить механику некоторых процессов в мозге и понять, как происходит их корректная и некорректная работа.

Чжан сосредоточился на внедрении светочувствительных белков в нейроны, что перекликалось с проведенным им в школьные годы опытом по внедрению зеленого флуоресцентного белка в клетки кожи. Для доставки белков он использовал вирусы. Проводя один показательный эксперимент, он внедрил белки, которые активировались, когда на них падал свет, в мышиный мозг, а именно в конкретную область, отвечающую за движение. Посылая световые импульсы, исследователи активировали нейроны и заставляли мышей ходить кругами[162].

Чжан столкнулся с трудностями. Было сложно внедрить ген светочувствительных белков в точно определенное место в ДНК клетки мозга. Вся сфера генной инженерии буксовала из-за отсутствия простых молекулярных инструментов, необходимых, чтобы вырезать и вставлять желаемые гены в нити ДНК внутри клетки. Получив докторскую степень в 2009 году, Чжан занял в Гарварде позицию постдока и взялся за исследование доступных в то время инструментов для редактирования генома, таких как TALEN.

В Гарварде Чжан искал способы сделать системы TALEN более универсальными, чтобы их можно было программировать для работы с разными генетическими последовательностями[163]. Было непросто, поскольку конструировать и перестраивать системы TALEN нелегко. К счастью, Чжан работал в самой интересной лаборатории Гарвардской медицинской школы, возглавляемой профессором, которого любили за готовность поддержать новые идеи, порой даже бездумно, и который создавал располагающую атмосферу и стимулировал исследования. Это был не кто иной, как давний друг Даудны, добродушный бородач Джордж Черч, живая легенда биологии и звезда мира науки. Для Чжана, как и почти для всех своих студентов, он стал заботливым и любимым наставником, которым и оставался, пока не счел, что Чжан его предал.

Глава 23. Джордж Черч

Высокий и долговязый Джордж Черч похож одновременно на доброго великана и на сумасшедшего ученого, кем он, в сущности, и является. Он входит в число легендарных личностей, которые одинаково харизматичны и на телешоу Стивена Кольбера, и среди массы восторженных исследователей в собственной шумной лаборатории в Бостоне. Всегда спокойный и приветливый, он ведет себя на манер любопытного путешественника во времени, которому не терпится вернуться обратно в будущее. Густая борода и копна волос придают ему сходство с Чарльзом Дарвином, а еще – с шерстистым мамонтом, представителем вымершего вида, который Черч хочет воскресить с помощью CRISPR, возможно из смутного чувства солидарности[164].